计算结构可靠度的JC法改进方法

基于JC法求解结构可靠度的思想,提出一种新的计算方法.借助JC法中验算点的概念和可靠指标的几何意义,通过确定可靠指标的迭代初始值,改进可靠指标的求解过程,克服了JC法求解结构可靠度时可能存在的迭代不收敛的情况,达到求解稳定和收敛速度快的目的.通过算例表明,该法计算效率较好,结果可信.     

基于模糊失效准则的混凝土结构横向裂纹可靠度

针对现行国家标准尚未给出混凝土结构构件正常使用极限状态下目标可靠度指标的情况,提出了基于模糊失效准则的混凝土结构构件正常使用状态下的可靠度分析方法。构造混凝土模糊隶属函数,通过建立等效功能函数方法使混凝土结构模糊可靠度问题转化为传统可靠度计算问题。通过JC法求解,计算出正常使用状态下混凝土结构构件横向裂纹的模糊可靠度指标。与传统分析方法相比,考虑模糊性后混凝土结构可靠度下降,这点为今后混凝土结构设计提供理论支持。     

广义可靠指标矢量及其计算与应用

对计算相关变量的结构可靠指标及其关系进行研究.在n维广义随机空间中讨论了结构可靠指标的几何意义,据此提出广义可靠指标矢量及其统一计算方法,并检验了其计算精度.应用广义可靠指标矢量讨论了基本随机变量相关性变化对可靠度影响,并给出其影响规律和应用.应用广义可靠指标矢量可方便地分析相关随机变量的结构失效概率、失效模式间相关性计算等结构体系可靠度分析的关键问题.     

斜拉桥体系可靠度分析

针对大跨度斜拉桥体系可靠度分析中由于失效模式众多带来的困难,结合某独塔斜拉桥的工程实例,应用β约界法搜索对结构失效概率起关键作用的主要失效模式,研究了斜拉桥2级体系可靠度.在搜索主要失效模式的各失效历程中,采用梯度分析随机有限元法计算斜拉桥主塔、主梁和斜拉索各个单元的可靠度指标,应用β约界法确定失效候选单元,将斜拉桥结构体系的失效等效为一个由若干并联子系统构成的串联系统.计算结果表明,斜拉索的失效对整个斜拉桥结构体系的失效起控制作用.     

结构可靠度指标的最优化方法及MATLAB实现

根据可靠度指标的几何意义,将求解可靠度指标问题转化为求极小值的优化问题,建立了求解可靠度指标β的优化模型。采用Matlab语言编制了通用的计算程序,使得Matlab语言在可靠度计算中得到应用。     

基于改进PNET法的框架结构体系可靠度计算方法

为了实现复杂结构体系的可靠度分析,基于传统的体系可靠度计算方法PNET法,结合响应面法,提出了改进PNET法,应用改进PNET法对某10层单跨钢结构框架进行位移变形可靠度计算.分析结果表明,应用高次项的改进PNET法能有效地计算串联体系的可靠度,同时较之蒙特卡罗法更加节省计算耗时;并且改进PNET法能有效地反映结构体系各失效模式间的相关关系,更好地反映结构体系的性能,利于结构分析和设计.     

结构动力可靠度中相关性问题研究

在分析了当前结构动力可靠度领域里存在的一些基本问题之后,研究了结构动力反应过程的相关性及动力失效的相关性.从条件概率的基本概念入手实现了动力相关性问题的转化,提出了结构动力反应过程"完全相关形式"的唯一性(一致性),并给出了该性质的证明.应用此性质解决了目前难于解决的体系动力可靠度中的关键性问题———动力相关性问题,建立了求解结构体系动力可靠度更精确的方法———动力PNET方法(称为DPNET法).     

水工钢闸门主梁失效模式间相关性分析

分析了主梁受弯、受剪和弯剪复合破坏3种主要的失效模式.推导了不同失效模式中含有不完全独立亦不完全相关的随机变量时失效模式间相关系数的计算公式.采用JC法计算了主梁不同失效模式的可靠指标及其敏感性因子.在此基础上,采用Ditlevsen窄界限公式计算了水工钢闸门主梁的体系可靠指标.结果表明所提出的失效模式间相关系数计算公式更具有一般性,它既可以考虑不同失效模式中含有相同随机变量时的相关性,也可以分析不同失效模式间包含相关随机变量的相关性.该公式为Ditlevsen窄界限公式计算结构体系可靠度提供了有益的补充.如果忽略了失效模式间的相关性,水工钢闸门主梁的体系可靠度水平将会被低估.Ditlevsen窄界限公式计算的主梁体系可靠度范围非常小,它完全可以满足一般情况下主梁体系可靠度计算精度的要求.     

基于Matlab优化工具箱对钢管混凝土轴压短柱的可靠度分析

从可靠度指标β的几何意义出发,将服从任意分布的随机变量Xi映射为标准正态随机变量Yi,建立在标准正态空间中求解β的优化模型。利用M atlab优化工具箱,对《钢管混凝土结构与设计规程》CECS28:90(1992)中轴压短柱承载力公式进行了可靠度分析并与JC法计算结果进行了比较,结果表明,本文计算的可靠指标与JC法计算可靠指标一致,且计算简便快捷.     

一种计算结构可靠度的一元分解法

针对重要结构可靠度计算中的高精度要求,提出了一种用于结构可靠度计算的一元分解法,即采用一种新的分解方法,将考虑随机载荷、材料特性以及几何尺寸随机性在内的多随机量的功能函数在设计验算点处近似展开为由一系列一元函数项组成的多项式,在此基础上进行函数响应面的生成以及蒙特卡罗模拟来求解结构可靠度.与一次二阶矩法和二次二阶矩法相比,其计算次数没有显著增加,且考虑了二次以上高次项的影响,计算精度明显提高.结果表明,该方法能够准确高效地计算结构失效概率,为结构可靠度研究提供了一种新的实现途径.     

基于系统可靠度指标的建筑框架结构设计

现行建筑结构设计规范是基于结构构件的可靠度计算,没有很好的考虑结构的系统性,不能准确地反映结构整体的可靠性．为此,本文提出了结构体系抗力调整法．该方法把结构体系可靠性分析和结构体系可靠度调整分2步来完成,根据结构各失效模式的可靠指标和相应的目标可靠指标的比值作为确定抗力调整的主要依据,进行结构各失效模式可靠度的分配和调整,从而以结构体系可靠度指标为参数直接进行建筑结构设计．该方法有效克服了结构设计调整过程中的盲目性,简化了可靠度的计算方法,是一种比较简便实用的结构可靠性设计方法．通过对框架结构体系的可靠性进行分析可以看出,只需要少数主失效模式就能计算出该体系的失效概率,计算结果误差小,能够满足工程设计要求．     

系统可靠度约束下平面框架结构的优化设计

以结构系统的可靠度作为结构优化设计的控制参数，用分枝限界法判认主要失效模式。用ＰＮＥＴ法计算结构系统的可靠度，导出了平面框架结构系统可靠度的敏度分析表达式。     

大型舰船结构的可靠性研究

对具有多随机变量的大型船舶结构可靠性分析中的力学模型选取、安全余量建立、安全余量的敏度分析、减缩刚阵和反向节点力的公式推导等问题进行了研究.设结构是空间理想弹塑性梁板体系,以杂交梁元和加筋板格元来模拟三维结构体系,采用随机有限元计算结构系统的响应量;用验算点法计算失效模式安全余量的可靠性指标;用改进的分枝限界法寻找主要失效模式,通过对主要失效模式方程的线性化研究,计算各主要失效模式安全余量之间的相关系数;然后用PNET法计算结构系统的可靠性指标.在可靠性分析过程中,用随机有限元法对安全余量进行敏度分析,在提高可靠性分析效率的同时,也能指导设计,是必要而又十分有效的手段.最后给出了一个船舶的结构的算例,说明分析的有效性.分析表明,这些研究可提高具有多随机变量的大型结构系统可靠性分析的计算精度,为复杂结构系统可靠性分析奠定了一定的理论基础.     

结构系统可靠度约束下的一种结构优化方法

以结构系统的可靠度作为结构优化设计的控制参数。文中的元件内力由有限元法求得，并由计算机自动形成失效模式的安全余量方程；用分枝限界法判认主要失效模式；用ＰＮＥＴ法计算结构系统的可靠度；导出了结构系统可靠度的敏度分析表达式，使高效率进行基于结构可靠性的优化设计成为可能。采用基于约束函数－阶泰劳展开的序列近似规划及非线性规划的对偶理论，导出了求解结构系统可靠度为约束的最小重量设计问题的优化迭代公式。若干例题的计算结果表明，本文提出的方法是相当有效的①。     

基于累积损伤的结构系统时变刚度可靠性分析

基于累计损伤的结构系统时变刚度可靠性分析,对设计寿命期内结构系统刚度可靠性指标的影响非常重要.根据疲劳载荷造成的累积损伤对材料极限应力的影响,结合材料强度与弹性模量之间的关系,给出了结构构件在基于累积损伤下剩余弹性模量的表达式,并导出了在外载作用下刚度失效时安全余量的具体表达式.采用改进的一次二阶矩方法求解可靠性指标,用改进的分枝限界法寻找主要失效模式,然后用PNET法计算结构系统可靠性.数值算例表明,结构系统在设计寿命内虽然满足了系统疲劳可靠性的要求,但随着使用寿命的增加,结构系统刚度可靠性下降,当疲劳载荷循环次数大于一定值时,结构系统结构刚度可靠性不能满足设计要求.因此,该方法为设计人员综合考虑结构系统可靠性提供理论依据.     

可靠性约束显式化的结构优化设计

文中提出了一种在随机荷载作用下结构可靠性约束显式化的优化设计方法。通过映射变换将各种非高斯型随机荷载当量高斯化,利用弹性结构体系对高斯荷载反应的不变性,将位移、应力等可靠性约束等价处理为常规约束。最后应用结构优化设计混合方法求解。计算表明:文中给出的结构可靠性优化方法简单且行之有效,并具有许多优点。     

机械结构可靠性灵敏度分析的鞍点估计方法

将鞍点估计理论与可靠性灵敏度理论结合,提出了一种结构可靠性灵敏度分析的鞍点估计方法,以实现机械结构的可靠性灵敏度设计.通过利用鞍点估计技术能无限逼近非正态变量空间中线性极限状态函数概率分布的特点,获取外载荷作用下机械结构响应的概率密度函数和分布函数.在此基础上,针对存在不确定因素的基本参数进行可靠性分析,推导出了基于鞍点估计的可靠性灵敏度公式,研究了机械结构可靠性灵敏度设计方法.并将其引入到新型旋转式立体车库载车台主梁结构的可靠性灵敏度分析实例中,与改进一次二阶矩方法（FOSM）计算所得的结果对比验证了该方法的可行性和有效性.     

非线性抗震钢结构的模糊动力可靠性分析与设计

本文以结构分析和试验结果为基础,提出了非线性钢结构在地震作用下的动力可靠性分析及其在设计中应用的实际可行的方法.文中将地震地面运动模拟为平稳过滤有色噪声,分析了非线性钢结构的随机变形与随机滞回耗能反应;考虑结构破坏等级的模糊性,确立了基于综合破坏指数的模糊震害等级及结构的模糊安全准则,分析了结构的模糊动力可靠性,以此为基础,提出了基于动力可靠性的结构设计方法,这种方法能较好地体现“小震不坏、大震不倒”的设计思想.     

用于火电厂减震的变质量MTMD基于可靠度的优化（特约稿）

提出了一种针对变质量的非传统多调谐阻尼器（MTMD）基于可靠度的优化设计方法。其中主结构部分考虑多阶模态,MTMD则考虑为集中质量。地震动激励采用金井清模型,利用状态空间法提高计算效率。地震危险性则依据地震动衰减关系和Gutenberg-Richter模型模拟。定义危险性、主结构与多调谐阻尼器相关参数均为随机变量,通过考虑结构多维输出及对应限值,并结合激励与结构随机性得到结构绝对失效概率,并进一步以绝对失效概率为目标函数形成优化问题,通过求解变质量MTMD最优解进行设计。本文将该方法应用于带多煤斗的火电厂房煤斗隔震设计。其中,煤斗隔震形成MTMD,而煤斗内部储煤量变化则形成变质量MTMD。采用拉丁超立方抽样法生成样本,研究确定了合适样本数。通过选取结构角柱位移角作为结构响应,采用规范限值计算失效概率。利用基因算法求解了该优化问题并得到了最优设计与对应的失效概率。本文进一步对比了平动隔震体系和摆隔震体系。研究表明,尽管摆体系的频率与质量不相关,其失效概率并未优于平动隔震体系;且摆体系摆动圆弧曲率的变异系数对结构失效概率影响不大,规律不明显。最后,将煤斗与主结构碰撞亦考虑为失效事件,考虑了煤斗碰撞问题。本文所提出的设计方法基于可靠度,直接以降低结构失效概率为目标,可同时考虑结构多维输出以及煤斗与主结构相对位移,并对应地考虑多个响应限值,将多个响应综合为一个失效概率,避免了计算量巨大的多目标优化。     

同时考虑结构系统强度和疲劳的可靠性分析

在以往的结构可靠性分析过程中,结构系统的静载和疲劳载荷失效情况大多是分别考虑的,这与许多实际工程结构(如船舶等结构)是不相符的.根据疲劳载荷造成的疲劳累积损伤对结构极限承载力的影响情况,研究了结构承载能力的可靠度计算方法.以结构累积损伤和结构初始抗力的形式给出了一个综合结构抗力变化历程的等效抗力,讨论了结构系统在静载和疲劳载荷作用下的两种失效模式,并考虑了二者之间的相关性对结构系统可靠性的影响;用改进的分枝限界法寻找主要失效模式,并用二阶矩方法计算各失效模式的可靠性指标;然后用PNET法计算结构系统可靠性.算例表明,虽然分别考虑静载或疲劳载荷作用下的结构系统可靠性较高,但综合考虑两种失效状态时,结构系统可靠性却较低.即疲劳累积损伤会降低结构的极限承载能力可靠性.因此,对结构系统同时考虑强度和疲劳的可靠性分析是必要,是符合工程实际的.